2022 Fiscal Year Annual Research Report
多相系プロセスにおける超音波による分散相動的挙動の解析
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20K05212
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
小林 大祐 東京電機大学, 工学部, 教授 (30453541)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超音波 / 乳化 / ポリマー微粒子 / 液滴径 / 粒子径 / 速度論解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波を用いたプロセスの現象解析は個々に行われているが、相反する現象を取り上げて比較する研究はほとんど行われていないため、プロセス設計が難しく、化学工業での実用化に至る例があまりみられない。
本研究では、相反する現象のモデルとして液液系での乳化現象を対象とし、微小な分散相が超音波場で凝集・合一挙動、あるいは分散・微細化挙動のどちらが有利に進行するか、操作条件を変更して現象解析を行い、各々のプロセスで支配的になる因子を抽出し、対象系で目的を達成するための操作条件のマッピングを目指す。
O/Wエマルション調製のモデルケースとして、油相にスチレンモノマー、もしくはエチルメタクリレート、水相にイオン交換水を用いて、攪拌機、ホモジナイザー、超音波などの機械的乳化法を用いて液滴径がサブミクロンから数マイクロメートルの粗エマルションを調製した。調製した粗エマルションに20 kHz - 1.6 MHzの超音波を照射し、加熱撹拌しながら重合反応を進行させて粒子径、収率の測定を行った。粒子径については大きな影響を受けなかったが、収率は100％近くまで反応が進行する条件と80％までしか進行しない条件とにわかれた。粗エマルションに超音波を照射した際に、一部の液滴同士が凝集・合一している様子が観察され、凝集したものは大きなポリマー粒子となり収率測定したラテックスに含まれなかった可能性が示唆された。
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